SMT组装技术-元器件

表面组装技术（SurfaceMontingTechnology）简称SMT它是将电子元器件直接安装在印制电路板的表面，它的主要特征是元器件是无引线或短引线，元器件主体与焊点均处在印制电路板的同一侧面。一.表面组装技术概论1.SMT的基本概念MCM、BGA、CSP快速发展和大量应用微组装，高密度组装，立体组装微型化，提高产品的性价比摄像机、录像机、电子照相机减小单位体积，提高电路功能混合集成电路石英表、计算器小型化2SMT的发展超大规模集成电路2.1推动SMT技术快速发展的原因电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小。A电子产品功能更完整，所采用的集成电路(IC)多采用无穿孔元件。B产品批量化，生产自动化C电子元件的发展，集成电路(IC)的开发，半导体材料的多元应用D3.表面安装组件的类型:表面安装组件(SurfaceMountingAssembly)(简称：SMA)类型：全表面安装(Ⅰ型)双面混装(Ⅱ型)单面混装(Ⅲ型)a.全表面安装(Ⅰ型)：全部采用表面安装元器件，安装的印制电路板是单面或双面板.表面安装示意图b.双面混装(Ⅱ型)：采用双面印制板，双波峰焊和再流焊的组合式工艺方法。也有先贴和后贴之分，但一般采用先贴后插法。双面混装示意图c.单面混装(Ⅲ型)：采用单面印制板，双波峰焊工艺进行组装的工艺方法，有先贴法和后贴法之分。单面混装示意图4.表面组装工艺流程由于SMA有单面安装和双面安装；元器件有全部表面安装及表面安装与通孔插装的混合安装；焊接方式可以是回流焊、波峰焊或两种方法混合使用；通孔插装方式可以是手工插，或机械自动插；从而演变为多种工艺流程，目前采用的方式有几十种之多，下面仅介绍通常采用的几种形式。a.单面全表面安装单面安装流程b．双面全表面安装双面安装流程c.单面混合安装单面混合安装流程d、双面混合安装双面混合安装流程5.SMT的基本组成SMT是一项复杂的系统工程，它主要包含表面组装元器件、基板、材料、组装工艺、组装设计、检测技术、组装和检测装备、控制和管理技术。SMT的主要组成部分设计——结构尺寸、端子形式等。（1）表面组装元器件制造——各种元器件的制造技术。包装——编带式、棒式、散装等。（2）电路基板——单（多）层PCB、陶瓷等。（3）组装设计——电设计、热设计、元器件布局、基板图形布线设计等。组装材料——粘接剂、焊料、焊剂、清洗剂等（4）组装工艺组装技术——涂敷技术、贴装技术、焊接技术、清洗技术、检测技术等。组装设备——涂敷设备、贴装机、焊接机、清洗机、测试设备等。6.SMT生产系统的基本组成由表面涂敷设备、贴装机、焊接机、清洗机、测试设备等表面组装设备形成的SMT生产系统习惯上称为SMT生产线由表面涂敷设备、贴装机、焊接机、清洗机、测试设备等表面组装设备形成的SMT生产系统习惯上称为SMT生产线。7.SMT技术的特点7.1传统通孔插装技术及其特点通孔插装技术亦称通孔组装技术(ThroughHolePackagingTechnology)、穿孔插入组装技术或穿孔插装技术,简称THT。这是一种将元器件的引脚插入印制电路板的通孔中，然后在电路板的引脚伸出面上进行焊接的组装技术。通孔插装技术的特点1.连接焊点牢固，工艺简单并可手工操作;2.产品体积大、重量大，难以实现双面组装等特点。7.2SMT与THT比较外形，PCB焊盘表面，安装方式，焊接方式7.3SMT的特点1.组装密度高、产品体积小、重量轻。一般体积缩小40%~90%，重量减轻60%~90%2.可靠性高，抗振能力强。3.高频特性好，减少了电磁和射频干扰。4.易于实现自动化，提高生产效率。5.简化了电子整机产品的生产工序，降低了生产成本。8.SMT发展动态SMT在持续发展先进国家80％我国～50％SMT——必然的趋势SMT总的发展趋势元器件越来越小安装密度越来越高安装难度越来越大火柴/蚂蚁/SMC二.表面组装元器件•表面组装元器件又称为片式元器件，是为混合集成电路而推出的外贴元件，常组装在混合集成电路的基板上。•片式元器件的主要特点：具有体积小、重量轻、高频特性好，无引线或短引线、安装密度高、可靠性高、抗振性能好、易于实现自动化、适合表面组装、成本低等特点。1.表面组装元件1.1电阻器按外形结构来分：1.矩形片式电阻器2.圆柱片式电阻器3.异形电阻器按特性及电阻材料来分:1.厚膜电阻器及电阻网络类2.薄膜电阻器及电阻网络类3.大功率线绕电阻器类片式电阻器常用有两种包装形式：散装；编带包装1.1.1矩形片式电阻器•矩形片式电阻器的基本结构是多层结构。•厚膜型的第一层是高纯度AL2O3陶瓷基板，第二层在基板上印刷金属电阻体浆料（RuO2），烧结后经光刻而成；第三层是低熔点玻璃釉保护层，另外在端面涂敷电极浆料制作成可焊端子，即为引线端。矩形片式电阻器的端电极结构•矩形片式电阻器的端电极也有三层结构，俗称三层端电极。•最内层为银钯合金，它与陶瓷基有良好的结合力称为内电极，中间层为镀镍层，它是防止在焊接期间银层的浸析，最外层为助焊层，不同的国家采用不同的材料，日本通常采用Sn-Pb合金，厚度为0.025mm，美国则采用Ag-Pd合金。外形尺寸片式电阻通常以长宽命名，以英寸（lin=0.0245m）为单位，如外形尺寸为0.12inX0.06in,记为1206.1.1.2圆柱形片式电阻器圆柱形片式电阻器的基板与电阻材料及制作工艺等与矩形片式电阻器基本一样。采用刻螺纹槽的方法调整电阻值，并在表面涂上耐热漆密封，最后根据电阻值涂上色码标志。1.1.3电阻网络所谓电阻网络是将几个单独的电阻，按预定的配置要求加以连接后置于一个组装体内。按结构来分有小型扁平封装型（可组成高密度电路）、芯片功率型（功率大，形状亦大些适合专用电路）、芯片载体型（可做成小型、薄型、高密度，仅适应再流焊接）、芯片阵列型四种（小型、薄型简单网络）。1.1.4表面组装电位器•表面组装电位器又称为片式电位器(ChipPotentiometer)是一种可连续调节的可变电阻器。•形状有片状、圆柱状、扁平矩形等结构的各类电位器。•作用调节分电路电压和分电路电阻。片式电位器有四种不同的外形结构：（1）敞开式结构（2）防尘式结构（3）微调式结构（4）全密封式结构外形尺寸可分为3型（3x3mm）和4型(4x4mm)两种。1.2表面安装电容器表面组装用电容器简称片式电容器，目前使用最多的主要两种：陶瓷（瓷介）系列的电容器和钽电容器。其中80%是多层片状瓷介电容器，其次是表面安装铝电解电容器和钽电解电容。1.2.1片式电容器片式瓷介电容器有矩形和圆柱形（MELE）两种。圆柱形是单层结构，生产量很少。矩形大多数是多层叠层结构，又称为MLC多层片式瓷介电容器特点：1.实现了短小、轻、薄化；2.因无引线，寄生电感小、等效串联电阻低、电路损耗小，故不但电路的高频特性好，而且有助于提高电路的应用频率和传输速度；3.因电极与介质材料共烧结，耐潮性能好、结构牢固、可靠性高；4.对环境温度等具有优良的稳定性和可靠性。图为MLC的结构图和外形图。内部电极一般采用交替层叠的形式,根据电容量的需要，少则二、三层，多则数十层。外电极采用三层结构：内层为Ag或Ag-Pd，中间镀Ni,主要作用是阻止Ag离子迁移，外层镀Sn或Sn-Pb,主要作用是易于焊接，改善耐焊接热和耐湿性。结构1.2.2表面组装铝电解电容器•表面组装铝电解电容器，又叫片式铝电解电容器。•可分为液体电解质片式铝电解电容器和固体电解质片式铝电容器两大类。•从结构上分：要有卧式结构和立式结构两种。卧式优点为高度低，最高尺寸不超过4.5mm，缺点是贴装面积大，不适宜高密度组装；立式安装面积小，适宜高密度组装。目前片式铝电解电容以立式结构为主。金属封装和树脂封装片式电解电容器按外形和封装材料的不同，可分为矩形铝电解电容器（树脂封装）和圆柱形电解电容器（金属封装）两类。（d）金属型1.2.3片式钽电解电容器•片式钽电解电容器，是用金属钽做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽表面生成的氧化膜作为介质制成。矩形钽电解电容外壳为有色塑料封装，一端印有深色标志线，为正极，在封面上有电容量的数值及耐压值，一般有醒目的标志，以防用错，其外形如图所示。1.2.4片式云母电容器•片式云母电容器其形状多为方块状，云母电容器采用天然云母作为电容极间的介质，其耐压性能好。•云母电容器可以做成很小的电容量，具有高稳定性，高可靠性，温度系数小的特点。其外形和内部结构如图所示。1.3片式电感器•片式电感器亦称表面贴装电感器，它与其它片式元器件（SMC及SMD）一样，是适用于表面贴装技术（SMT）的新一代无引线或短引线微型电子元件，其引出端的焊接面在同一平面上。在电路中起扼流、滤波、调谐、延迟、补偿等作用，外形如图示。•用量较大的两种：绕线型和多层型1.3.1绕线型片式电感器•绕线型片式电感器通常采用微小工字型磁芯，经绕线、焊接、电极成型，塑封等工序制成，如图所示。•这种类型片式电感器具有生产工艺简单，电性能优良，适合大电流通过，具有可靠性好等优点。另一种绕线型片式电感器，是采用H型陶瓷芯，经过绕线、焊接、涂复、环氧树脂封装等工艺制成。由于电极已预制在陶瓷芯体上，制造工艺更为简单，而且可进一步微小型化，这类电感器电感值较小，但自谐频率高,更适合高频使用。1.3.2多层型片式电感器•多层型片式电感器具有体积小，无引线，适合于高密度、高速度贴片组装。•包装形式通常为编带包装。可广泛应用于高清晰数字电视、高频头、计算机板卡等领域。1.4片式滤波器•片式滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，片式滤波器的种类较多，•按性能来分，有片式抗电磁干扰滤波器（EMI），片式表面波滤波器等。•按结构来分有闭磁路片式LC滤波器、金属外壳型片式LC滤波器、片式多层LC滤波器等。•此外其他的表面组装元件还有：片式振荡器、片式开关、片式延迟线、片式磁芯和表面组装继电器等2表面组装半导体器件•表面组装半导体器件SMD（SurfaceMountedDevices）：是一种有源电子器件，主要分为片式晶体管和集成电路两大类。•在DIP以后出现的封装形式比较多，其焊端或引脚都是制作在同一平面内，适合表面组装。•SMD的特点是外形尺寸小，易于达到高密度安装；精密的编带包装适宜高效率的自动化安装。•从SMD端子形状来分，其主要有下列三种形状。1、鸥翼形引线具有吸收应力的特点，因此与PCB匹配性好，这类器件端子共面性差，特别是多端子细间距的QFP，端子极易损坏，贴装过程应特别小心。2、J形引线刚性好且间距大，共面性好，但由于端子在元件本体的下，故有阴影效应，焊接温度不易调节。3、球形栅格阵列芯片I/O端子呈阵列式分布在器件底面上，并呈球状，适应于多端子数器件的封装，常见的有BGA、CSP等。2.1表面组装晶体管•用于表面组装的晶体管管有三种封装形式•第一种是圆柱形二极管，其封装结构是将二极管芯片装在具有内部电极的细玻璃管中，玻璃管两端装上金属帽分别做成正负电极，采用塑料编带包装。•第二种是片状二极管，为模塑封装矩形薄片，采用塑料编带包装。•第三种是SOT-23封装形式的片状二极管，多用于封装复合型二极管。小外形封装晶体管的封装形式主要有SOT-23、SOT-89、SOT-143等。SOT-23封装有三条“翼形”端子，端子材质为42号合金，强度好，但可焊性差。这种封装常见的有小功率晶体管、场效应管和带电阻网络的复合晶体管。SOT-232.2集成电路•表面组装型混合集成电路是为了适应电子整机对小型、轻量、薄型化需求而发展的一种新的复合功能型表面组装器。•它的基本封装形式，是将集成电路芯片和内引线封装于塑料或陶瓷壳体之内，从壳体内引出相应的焊端或短引线，以适应表面组装的需要。•表面组装集成电路因封装不同，可分为：SOJ、PLCC、LCCC、QFP、BGA、CSP、MCM等。2.2.1小外型塑料封装(SOP)ICSOP是DIP集成电路的缩小形式。这种器件的封装体引线排列在封装体的两侧。引线形式有翼形、J形和I形。翼形引线的SOP的封装特点是引线易